Реферат: Магнітне поле в речовині

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

на тему:”
МАГНІТНЕ ПОЛЕ В РЕЧОВИНІ
”

1. Струми і механізм намагнічування. Намагнічуваність речовини.
2. Магнітна сприйнятливість і проникність.
3. Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля.
4. Феромагнетики та їх основні властивості.
1. Струми і механізм намагнічування. Намагнічуваність речовини

Розглянемо орбітальний рух електрона в атомі. Цей рух подібний до деякого колового струму, який називають мікрострумом. Мікрострум утворює в просторі магнітне поле, яке можна характеризувати за допомогою вектора магнітного моменту . Розглянемо орбітальний рух електрона (рис. 1).
Струм і направлений у протилежну сторону орбітального руху електрона. Напрям магнітного моменту збігається з поступальним рухом правого гвинта, якщо його обертати за напрямком струму.
За означенням орбітальний магнітний момент визначається за формулою:
де і – коловий струм; S - площа колового струму; - нормаль до контуру з напрямком поступального руху правого гвинта.
Величину колового струму оцінимо за формулою
де q o
- заряд електрона; Т – період обертання електрона навколо ядра.
З урахуванням цих зауважень одержимо:
У випадку атома, в якому є z електронів, сумарний магнітний момент всіх z електронів буде дорівнювати:
2. Внесемо такий атом у змінне зовнішнє магнітне поле, величина якого змінюється від 0 до В протягом часу dt.

Змінне магнітне поле породжує у просторі вихрове електричне поле, величина якого описується рівнянням Максвелла
де - змінне в часі магнітне поле; dS – площа контуру вздовж якого рухається електрон; Е – напруженість вихрового електричного поля, породжена зміною магнітного поля.
Вихрове електричне поле має напрям силових ліній, які збігаються з напрямком струму в контурі. Напрям замкнутих силових ліній електричного поля теж визначається правилом правого гвинта, тобто напрям силових ліній збігається з напрямом струму в контурі.
Однак у цьому випадку електрони рухаються в сторону, протилежну напрямку струму. Тому вихрове електричне поле гальмує рух цих електронів.
На електрон у вихровому електричному полі діє електрична сила , напрям якої дотичний до силової лінії в сторону мікроструму (рис.2).
Згідно з рівнянням (14.1.5) змінне в часі магнітне поле породжує вихрове електричне поле, струм якого згідно з правилом Ленца має бути протилежний до діючого мікроструму і.
Силові лінії вихрового електричного поля у випадку наростаючого магнітного поля мають такий напрям, щоб визваний ним струм індукції
протилежним до і, а магнітний момент такого струму теж був протилежний до .
де - електрична сила індукована змінним в часі магнітним полем; m – маса електрона; - прискорення гальмування.
З рівняння (14.1.6) прискорення руху електрона дорівнює
Напруженість вихрового електричного поля Е знайдемо з рівняння Максвелла (14.1.5)
Інтегруємо останній вираз у межах зміни швидкості від  о
до, а індукції магнітного поля від 0 до В
Значення швидкості з (14.1.8) підставимо у вираз орбітального магнітного моменту (14.1.3)
Для атома, в якому є z електронів, одержимо:
де - складова, яка пов’язана з орбітальним рухом електрона в атомі; - складова, яка появляється лише у зовнішньому магнітному полі.
Одержана формула (14.1.10) показує, що магнітний момент атома у випадку дії змінного в часі магнітного поля зменшується за рахунок намагнічування атома у протилежному напрямі.
Магнетики, для яких характерна ця особливість, називаються діамагнетиками.
Покажемо, що у випадку, коли не збігається з напрямком дії змінного в часі магнітного поля, такі атоми здійснюють прецесію. Частота цієї прецесії дорівнює
Величину - називають гіромагнітним відношенням, а - Ларморова частота прецесії.
2. Магнітна сприйнятливість і проникність

Якщо магнетики намагнічуються у ту ж сторону, що і , то вони називаються парамагнетиками.
Кількісною мірою намагнічування є вектор намагніченості, який можна подати через одиницю об’єму речовини:
де n – концентрація атомів або їх число в одиниці об’єму магнетика; - індукований магнітний момент атома, друга складова у рівнянні (1.10).
З урахуванням викладеного одержуємо
Величину називають магнітною сприйнятли-вістю.
Якщо магнітна сприйнятливість <0, то такі магнетики називають діамагнетиками.
За розрахунками Кюрі-Венса для парамагнетиків
У цьому випадку магнітна сприйнятливість обернено пропорційна до абсолютної температури.
де  - відносна магнітна проникність середовища;  - магнітна сприйнятливість.
Із співвідношення (14.2.3) одержуємо:
 > 1- парамагнетики;  < 1 - діамагнетики.
Прикладом діамагнітних речовин є металевий вісмут. При внесенні шматочка вісмуту, підвішеного до нитки у зовнішнє магнітне поле, останнє цей шматочок виштовхує з магнітного поля.
Парамагнітна мідь або латунь слабо втягуються у зовнішнє магнітне поле.
3. Циркуляція намагнічування. Вектор напруженості магнітного поля

Нехай у деякому середовищі діє зовнішнє магнітне поле, напрям якого показаний на рис. 4
Замкнутий контур, показаний на рис.14.4, охоплює певну кількість атомних струмів і k
, а також струм провідності І.
Знайдемо циркуляцію вектора вздовж замкнутого контуру
де І – струм провідності; - алгебраїчна сума всіх атомних струмів, нанизаних на цей контур.
Виділимо об’єм Sdl, у якому міститься idN елементарних атомних струмів. У виділеному об’ємі
де j – вектор намагніченості магнетика.
З урахуванням (14.3.2) алгебраїчну суму всіх атомних струмів можна записати так:
Закон повного струму (14.3.1) з урахуванням останніх зауважень буде мати вигляд:
де =Н – напруженість магнітного поля.
З урахуванням цього позначення закон повного струму набуде вигляду:
Оскільки вектор намагнічування магнетика визначається через магнітну сприйнятливість і напруженість магнітного поля співвідно-шенням (14.2.2)
то індукція магнітного поля буде дорівнювати
Де відносна магнітна проникність середовища;  0
– магнітна проникність вакууму.
Графічно цю залежність виражають так:
Всі магнетики діляться на три групи, для яких:
4. Феромагнетики та їх основні властивості

Поряд із слабомагнітними речовинами діамагнетиками і парамагнетиками, існують сильно магнітні речовини - феромагнетики.
До феромагнетиків відносяться речовини, які мають від природи спонтанну намагніченість, тобто зберігають намагніченість при відсутності зовнішнього магнітного поля.
У діамагнетиках вектор намагніченості j лінійно змінюється із зростанням напруженості зовнішнього магнітного поля. У феромагнетиках при зростанні Н вектор jросте до насичення, а потім залишається постійним.
Магнітна проникність  у феромагнетиках може досягати значень, які вимірюються сотнями тисяч одиниць.
Магнітна проникність і магнітна індукція у феромагнетиках залежить від величини напруженості зовнішнього магнітного поля. (рис.14.6)
Як видно з рис. 6 в слабих магнітних полях індукція магнітного поля з ростом Н зростає досить швидко. В сильних магнітних полях через властивості насичення, зростання індукції магнітного поля феромагнетика не спостерігається.
Класичну теорію феромагнетизму розробив французький фізик Вейсс. В основу цієї теорії він поклав дві гіпотези. Перша з них полягає в тому, що для феромагнетиків властиве спонтанне намагнічування лише в певній області температур (починається біля абсолютного нуля і закінчується температурою Кюрі), яке не залежить від наявності зовнішнього намагнічувального поля. Однак досліди показують, що у випадку відсутності зовнішнього намагнічувального поля будь-яке феромагнітне тіло в цілому буде розмагнічене. Наступна гіпотеза стверджує, що нижче температури Кюрі будь-яке феромагнітне тіло поділяється на малі області, для яких характерне однорідне спонтанне намагнічування. Такі області називаються доменами. Лінійні розміри домен не перевищують 0,1 мм.
При відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні моменти окремих домен орієнтовані у просторі хаотично, так що сумарний магнітний момент всього феромагнетика дорівнює нулю. Зовнішнє магнітне поле, що діє на феромагнетик, орієнтує магнітні моменти не окремих атомів, як це було у парамагнетиків, а цілих областей спонтанного намагнічування. З цих міркувань зрозуміло, що магнітне насичення настає тоді, коли вектори магнітних моментів всіх домен будуть встановлені паралельно до напрямку зовнішнього магнітного поля.
Для феромагнетиків властива така особливість намагнічування, як магнітний гістерезис (рис.14.7).
Нехай намагнічування феромагнетика до насичення (точка 1 на рис. 14.7) відбувається по кривій 01. Якщо далі зменшувати напруженість Н зовнішнього намагнічувального поля, то як показує дослід, розмагнічування феромагнетика відбуватиметься за кривою 1-2, розміщеної вище кривої намагнічування. Якщо напруженість намагнічувального поля досягне нуля Н=0, у феромагнетику спостерігається деяке залишкове намагнічування І з
, обумовлене тим, що і після припинення дії зовнішнього магнітного поля в частині доменів зберігається переважна орієнтація їхніх магнітних моментів. Щоб повністю розмагнітити даний зразок феромагнетика, треба створити намагнічувальне поле Н к
у протилежному напрямку. Величину цього поля Н к
називають коерцитивною силою. При дальшому збільшенні зовнішнього поля у протилежному напрямку, намагнічування зразка знову досягне насичення у точці 4. Повертаючись поступово до початкового намагнічування, дістанемо замкнуту криву, яка називається петлею гістерезису.
Залишкова намагніченість І з
і коерцитивна сила Н к
характеризують властивість феромагнетика намагнічуватись і зберігати це намагнічування для тих чи інших практичних цілей.
При намагнічуванні феромагнетика відбувається зміна його форми і об’єму. Це явище називають магнітострикцією, яке було відкрите Джоулем ще в середині 19 століття.
Сучасна теорія феромагнетизму була розроблена на початку минулого століття. Відповідальними за діамагнітні властивості феромагнетиків є власні магнітні моменти електронів (спінові магнітні моменти). При певних умовах в кристалах виникають так звані обмінні сили, які примушують магнітні моменти електронів встановлюватись паралельно один одному, внаслідок чого і виникають області спонтанного намагнічування – домени.
Природа феромагнетизму має квантове пояснення. За магнітні властивості феромагнетиків несуть відповідальність електрони недобудованих 3-d - оболонок феромагнетиків. В цих оболонках частина електронів мають не скомпенсовані спіни. Спін електрона – це невіддільна квантова властивість електрона. Тому природа феромагнетизму є спінова.
Площа петлі гістерезису чисельно дорівнює роботі перемагнічування. Чим менша площа петлі, тим менше енергії витрачається на перемагнічування феромагнетика.
Далі наведено приклади петлі гістерезису для різних типів феромагнетиків:
а)магнітожорсткий б) магнітом’який в) феромагнетик феромагнетик; феромагнетик; із незадовільними магнітними властивостями
Для кожного феромагнетика є своя температура, яку називають температурою Кюрі. При температурі Кюрі феромагнетик втрачає магнітні властивості і перетворюється у парамагнетик. При цій температурі зникають області спонтанного намагнічування, які називають доменами.

Название: Магнітне поле в речовині
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат
Добавлен 06:13:28 03 апреля 2009 Похожие работы
Просмотров: 756
Комментариев: 16
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Магнітне поле в речовині
Курсовая работа по теме Активное социально-психологическое обучение в ВУЗе
Курсовая работа по теме Основні теорії прибутку
Лекция № 4 Механическая работа и энергия при движениях человека
Сочинение На Тему Трагическая Судьба Бедной Лизы
Реферат: Подготовка дел к архивному хранению и хранение документов
Курсовая работа по теме Речевые воздействия в сектах тоталитарного типа (на примере секты 'Свидетели Иеговы')
Реферат: Парадоксы Вселенной
Реферат: Should Workers Be Allowed To Strike Essay
Л Толстой Детство Сочинение
Курсовая работа: Юридические меры защиты в контексте правовой ответственности
Контрольная работа по теме Познавательные и психологические процессы
Реферат: Психология У Джемса функционализм
Входные Контрольные Работы Spotlight
Реферат по теме Деятельность юристов в Древнем Риме
Реферат по теме Кислородно-водородный ЖРД НМ60
Исторические Сочинения История
Эссе Минимум
Курсовая Работа На Тему Роль И Место Лошади Историческом Развитии Человека
Сочинение Образ Князя Витовта Песня Пра Зубра
Реферат На Тему Фінансування Екологічних Заходів
Реферат: Гибкость как физическое качество и методика её развития
Реферат: Радиоактивность и её закономерности
Курсовая работа: Процесс становления системы революционных трибуналов РСФСР